内河电力推进船功能区振动响应分析

船舶总是会因其动力源、推进器、波浪以及其他外部激励的作用而产生振动,甚至有害振动。文章通过有限元方法对某电力推进内河船不同功能区结构进行螺旋桨和主机激励作用下的振动响应计算,对比螺旋桨和主机激励作用下不同功能区的振动响应,并判断振动产生的速度及加速度幅值是否符合CCS相关规定的要求。结果表明,在螺旋桨激励作用下,不同功能区振动响应远大于主机激励作用下的振动响应,电力推进装置所产生激振力对电力推进船舶的振动几乎没有影响。由此,对电力推进系统助推的船舶振动计算分析及该类船的设计提供一定的参考。     

船舶废气高压SCR系统管路应力分析计算

船舶废气选择性催化还原技术（SCR）作为柴油机废气中高温氮氧化物处理的主要方法,近几年被广泛应用在海洋运输行业。SCR系统管路的合理设计对于保障船舶SCR系统安全稳定运行起到至关重要的作用。以MAN 7S50ME低速主机系统为例,在考虑高压SCR系统管路受内、外部载荷及工况等因素下,对高压SCR系统管路在不同工况载荷下对各个受力点进行管路膨胀量分析、应力分析,分析薄弱点,调整固定支撑点、滑动支撑点及膨胀节等局部的结构,最终确定满足台架试验的系统管路。     

船用烟气余热S-CO2布雷顿循环发电系统性能分析

开展船舶主机不同负荷工况下的S-CO₂布雷顿循环余热系统热力学特性和效能分析是其实现工程应用的必要环节。本文通过性能分析确定系统热力学参数对净输出功率和平准化能源成本的影响变化趋势,最佳运行参数范围以及系统关键热力学参数。通过主机典型负荷工况下的效能评估,分析集成S-CO₂再压缩布雷顿循环余热发电系统后的船舶节能减排效益。结果表明：主压缩机入口压力和压比对整个余热发电系统热力学性能和经济性影响最为显著,可调节这2个关键热力学参数以确保系统在船舶主机不同负荷下获得良好系统性能;集成该余热发电系统后,MAN8S90ME-C10.2型主机系统热效率最高可提高0.91%,燃油消耗量平均每年可减少51 t,NO₂和CO₂的排放量每年可分别减少2.28 t和760 t。     

船舶主机隔振对轴系适配性影响研究

船舶轴系是推进系统中的重要部分,其运转的可靠性和稳定性都直接影响到船舶的运行。本文以典型轴系试验台架为研究对象,建立轴系有限元模型,考虑纵摇环境下,船舶主机的隔振对轴系产生的附加激励,对轴系进行了瞬态响应分析。结果表明,纵摇环境下,轴承负荷受主机垂直方向隔振刚度影响最大,而在进行总体设计时,应综合考虑隔振刚度对轴系振动和主机隔振效果的影响。     

O_3协同SCR处理船舶柴油机废气排放的试验

为提高船用柴油机低负荷下选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)反应器的NO_x转化率,采用O_3协同SCR进行排气处理试验研究。试验研究结果表明:柴油机在40%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器不工作的情况下,排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比得以提高;柴油机在20%负荷率工况下,NO_2/NO浓度比达到30%。同时,O_3可有效地降低柴油机烟度(K值)和HC的排放,其排放浓度与注入O_3前相比,最高降幅分别达到51%和19.1%。柴油机在30%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器按氨氮比1∶1的标定尿素喷射量喷入尿素时,SCR反应器前的排气管注入O_3与注入O_3前相比,SCR反应器中NO_x转化率得以提高,最高增幅达到32.1%。主要原因在于排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比升高,促进SCR反应器中NO_x催化还原的快速反应。排气管注入O_3后,在SCR反应器工作的情况下,SCR反应器后的烟度(K值)降低,HC排放也稍有降低。试验表明:O_3协同SCR有利于柴油机在低负荷下提高SCR反应器的NO_x转化率。     

船舶动力系统的隔振装置冲击响应研究

舰船的振动源主要包括螺旋桨、动力主机和海浪拍打等方面,振动不仅会影响船载设备的运行精度,还能造成船载设备的机械损伤。因此,有必要设计合理的减振结构降低舰船的振动。本文主要研究船舶动力系统的隔振装置,重点对隔振装置的多体动力学特性和振动冲击响应进行建模,并利用仿真分析软件ADAMS平台对该动力系统隔振装置在一定主机转速下的振动特性进行仿真试验。     

基于无基准动态位移监测的江苏某高桩码头变位特征与安全预警*

高桩码头服役环境复杂，船舶与门机等可变荷载作用下结构变位安全问题突出。然而，高桩码头通常不具备参照基准，且在离岸严苛条件下服役是常态，动态位移监测成为挑战。采用码头无基准动态位移监测技术，对江苏某高桩码头进行实时位移监测。详细分析门机作业和船舶撞击条件下码头位移响应规律，基于码头适用性、安全性提出该码头的两级预警指标。结合数值仿真计算，提出该码头不同吨级船舶靠泊建议。研究表明：门机的作业位置是影响码头位移响应大小的直接因素。码头第一结构段在船舶撞击作用下，因引桥等边界条件的影响，导致A2监测点的位移响应在X、Y方向上均较大。一级预警指标由码头主要荷载作用组合的最大值推算，位移响应值为15.39 mm。二级预警指标由混凝土抗拉极限应力值为评判标准，位移响应值为19.14 mm。相应地，1万吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.19 m/s，5 000吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.22 m/s。     

双燃料主机缸套水冷却系统优化设计

基于WinGD W6X72DF双燃料主机,对其主机缸套水冷却系统进行了优化设计,通过2个温控三通阀自动控制主机缸套水出口温度和造水机,经验证,优化后的主机缸套水冷却系统既能够保证主机缸套水出口温度的稳定,也能够充分利用主机缸套水的热量,增加船舶的造水量,减少主机缸套水冷却器的热负荷。通过对主机缸套水冷却系统的各个设备进行热力数学模型分析,建立独立的Simulink仿真子模块,按照系统的控制逻辑及运行顺序将子模块搭建成完整的仿真模型,并进行仿真模拟。仿真结果表明,2个温控三通阀的控制逻辑能够满足主机不同负荷及负荷变化的工况,系统设计实现了主机缸套水温度和造水机的自动控制。     

主机拉撑特性对超大型集装箱船全船振动性能的影响

针对主机液压拉撑2种工作模式和布置方式对船舶振动性能的影响问题,以某14 500 TEU集装箱船实船设计为研究对象,采用有限元数值预报方法,进行全船结构振动分析。对4种主机拉撑布置和工作模式工况下的振动响应进行计算,结果表明,在不同装载状态下,合理切换主机拉撑的布置以及工作模式,可以有效减小主机机架本身和船体结构的振动水平。     

船用低速柴油机SCR系统的设计优化与试验分析

由于船舶机舱空间狭小,因此布置用于二冲程柴油机的SCR反应器和其管道较为困难.利用CFD模拟了在100％负荷下SCR反应器之前的尿素雾滴和排气的混合过程.模拟结果表明,当6S35ME-B9 SCR系统的旋转角和护盖展开角分别为15°和75°时,尿素与排气在较短的距离内能够形成良好的混合,并且整个系统压降小于1.4 kPa.对安装有SCR系统的6S35ME-B9柴油机进行了 100 h的测试,结果表明NOx排放从18.15 g/kWh降低到3.17 g/kWh.针对6S35ME-B9柴油机的SCR系统的设计和试验可以为实船上的SCR系统提供理论和应用基础.     

减速降功下主机燃油消耗量分析

针对船舶主机选型时,既要满足船舶的最初设计航速,又要考虑航运不景气时减速航行的要求,对航速、主机功率、主机燃油消耗量的关系进行分析,提出减速降功下主机燃油消耗量变化的判定公式。对部分负荷下降低主机燃油消耗量,介绍主机部分负荷降油耗优化技术和方式。通过运营中船舶减速主机降功的实例,对正常运营与减速降功下和采用部分负荷优化下的主机燃油消耗量作对比计算,结果表明进行减速降功优化可降低燃油消耗量,提高船舶经济性。     

多激励工况下重吊型半潜船振动特性

动态定位是海洋工程船舶的一种特别的定位方式。在动态定位工况下,船舶主推进器、可伸缩推进器和侧推进器同时运转,激励源增多,在周围水流的作用下,将较大的振动能量传递给船体,引起推进舱及上层建筑甲板产生较大的振动,严重影响船舶的舒适性。目标船为重型起吊船,在主甲板右舷处设置有5 000 t的起吊装置,在艉部配备4台主推进器,艏部配备2台侧推进器及2台可伸缩推进器。定位工况下,需同时开启这3种设备,船舶处于多激励状态,易引发上层建筑较大的振动。文章采用有限元方法,建立目标船的三维数值模型,分析了其振动的固有频率及模态,计算了多激励工况下整船的振动响应。结果显示:目标船自由振动的前6阶固有频率较低,均已避开各激励源的风险频率范围;多激励工况下,以可伸缩推进器和艏侧推器的激励为主,各层甲板速度响应的最大值出现在11 Hz附近,响应曲线出现多个峰值,振动耦合性增强,对加权值的影响增大,但最终均能满足舒适性相关的标准限值。     

船用主机轴带发电机

1 主机轴带发电机的应用 船舶在选用主柴油机时,要考虑海况、船况、柴油机安全等功率储备.该储备须达到额定功率的10%～15%.如果船舶航行于平静的海面,并且船舶出厂不久或坞修之后,这时海况及船况良好,主柴油机就有较大的功率储备没有得到充分利用.另外,主柴油机大都在部分负荷下运行,而在低于75%～85%额定功率的低负荷下运行时,其经济性将下降.如果利用轴带发电机,可以使主机长时间在较高负荷下运行,从而具有良好的经济性.对于货船,一般来说其电站功率为主机额定功率的5%左右,轴带发电机完全能满足船舶正常航行的电力需要.主机轴带发电机因其良好的经济性而得到广泛应用.     

LNG动力船舶应用水浴式汽化器可行性分析

为解决LNG动力船舶主机供气需求问题,就LNG动力船舶应用水浴式汽化器进行可行性分析。首先,根据水浴式汽化器计算结果确定汽化器参数;其次,分别计算双燃料主机在85%负荷和低负荷状态下的传热量,计算结果显示设计裕度足够,双燃料主机外循环在冷却水热量可满足水浴式汽化器气化量使用要求,汽化后的天然气量满足双燃料主机用气量。实船应用表明:应用水浴式汽化器可确保LNG船舶动力系统安全运行,为实现"汽化运河""汽化长江"提供技术基础和安全保障。     

船舶回转运动仿真

针对船舶驾驶模拟器模拟的逼真度要求,研究船舶对操舵后的动态响应。建立了风、流共同作用下船舶操纵系统的动力学数学模型,该数学模型为动态响应线性型;利用已知的某船型的主机参数和船形尺寸参数,求出所需的相关量,建立船舶运动仿真模型并进行相关试验的仿真。模拟了船舶回转性的试验和风、流共同作用下对船舶操纵性能的影响试验,使船舶操作者进一步了解船舶回转性的特性以及风、流对于船舶航迹的影响。将该模型与船舶驾驶模拟器结合,用于驾驶模拟器模拟船舶操舵后的视觉仿真,使使用者感觉其操纵特性更加逼真。     

分舱和充液对箱式主机滑油舱振动模态的影响

为更好地了解船舶舱室结构的振动特性,为主机隔振降噪提供有用的理论参考,采用有限元方法对主机滑油舱进行了模态分析,分析分舱和其内部油液液位对结构振动模态的影响.结果表明,随着分舱舱室数目的增加,主机滑油舱整体固有频率上升,振型多表现为局部舱室表面的鼓胀振动;而充液液位的升高使系统的频率降低,算例中第一阶频率的下降比峰值为2.07(l/m);同时对系统第一阶频率和液位的变化关系进行解析,拟合误差仅为0.222%.,便于其他液位时第一阶振动频率的求解.     

船舶废气SCR系统设计及应用

针对在船舶上设计及安装废气SCR处理设备及系统的需求,以85 000 DWT散货船SCR系统装船样式为例,分析船用废气处理技术的类型及特点,以及SCR技术的要求和实际组成要素,船舶废气SCR处理系统的实际应用和工作流程分析表明,SCR废气处理技术在船舶系统实际应用过程中,设备安装、系统管路长度及走向,排气温度及尿素溶液喷射量控制等会影响废气中NO_x的实际处理效果,系统设计需遵循一定的设计原则、布置方法,以及管线设计要求。     

基于测试和动力特性推算的减振评估方法

文章提出了基于振动测试和动力特性推算的振动评估方法,探讨了船舶振动治理中无法进行强迫振动响应计算时所可采用的有效措施。针对典型有害局部振动问题,通过振动测试和三维有限元计算,找出主要的激励源,进而提出了合理的减振措施;基于文中提出的响应推算方法对不满足频率储备要求的减振措施进行评估,响应预报结果满足振动衡准,使该船得以顺利交船。在减振措施及效果评估方面取得了有益的经验,并对今后的船舶减振设计提出了建议。     

复合材料船舶减振降噪数值方法研究

复合材料船舶减振降噪性能优越,对实现降低船舶振动响应、提升船舶安静性的目标具有积极意义。本文基于FEA和SEA理论,在有限元软件Abaqus和统计能量分析软件VA-One中分别对复合材料船舶低中频段、高频段振动响应噪声进行数值模拟。通过改变复合材料厚度和铺层工艺,提出2种优化方案。船舶振动噪声数值预报结果表明,振动源周边位置即主机基座的结构设计对于船舶减振降噪性能影响较大,改进后的优化方案2相对于初步设计方案的平均振动总级降低2.8 dB,相对于钢制船舶降低5.1 dB,说明复合材料船建造可通过改变工艺提高减振降噪性能。     

可变比例掺水甲醇燃料供给系统原理性设计

船舶主机排放NO_x需要满足IMO TierⅢ的要求,基于MAN主机给出的甲醇掺水可有效降低排放NO_x的实验数据,设计了淡水掺入甲醇的供给系统。船舶燃料通过设计的甲醇燃料供给单元和淡水供给管路,再经比例混合供给主机。对二级加压加温、比例供给、消除管路气阻、惰化防爆安全等重点问题和关键点展开分析。该设计可实现淡水和甲醇按指定比例混合,压力和温度满足主机使用要求,分析表明,在主机负荷25%时,淡水可实现掺混质量流量比0.8,在主机负荷100%时,淡水可实现掺混质量流量比0.4,并可根据负荷变化实现比例可变。